
Metales en Biología y Medicina
Código: 102520Créditos: 6
| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Química | OP | 4 |
Profesor/a de contacto
- Nombre :
- Maria Mercè Capdevila Vidal
- Correo electrónico :
- merce.capdevila@uab.cat
Equipo docente
- Oscar Palacios Bonilla
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Para realizar este curso, las asignaturas "Fonaments de Química" y "Química dels elements" deben haber sido previamente aprobadas. Es muy recomendable haber cursado "Química de Coordinació i Organometàl·lica".
Objetivos
"Metalls en Biologia i Medicina" es una asignatura de cuarto curso en la que el alumno debe adquirir una visión general de los contenidos fundamentales del área de conocimiento de la Química Bioinorgánica.
El objetivo general de esta asignatura es que, a partir de los conocimientos generales de Química, Biología, Química Inorgánica y Bioquímica adquiridos en asignaturas cursadas previamente, el alumno alcance un conocimiento básico de cómo es de importante la presencia de los metales en los seres vivos tanto desde el punto de vista de la Biología como del de la Medicina.
Los objetivos formativos de la asignatura se pueden resumir en:
1) Conocer y entender la esencialidad y toxicidad de los metales en los sistemas biológicos y su importancia y uso en diagnosis y terapia.
2) Conocer los principales tipos de metaloproteínas y cofactores metálicos, sus funciones y el papel del centro metálico en cada una de ellas.
3) Conocer los principales fármacos, tanto de terapia como de diagnóstico, que contienen metales y sus mecanismos de acción.
4) Aprender a trabajar experimentalmente con material biológico.
Resultados de aprendizaje
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Razonar de forma crítica.
- Aprender de forma autónoma.
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Reconocer la esencialidad y toxicidad de los metales en los sistemas biológicos.
- Identificar los límites máximos de presencia de los diversos metales en los organismos vivos y en el medio.
- Distinguir los distintos agentes de desintoxicación de organismos vivos contaminados por metales y sus métodos de actuación.
- Distinguir los principales tipos de metaloproteínas y sus funciones en los organismos vivos.
- Distinguir los principales tipos de cofactores metálicos y sus funciones en las metaloproteínas.
- Reconocer la influencia que ejercen los metales en la estructura y estabilidad de las metaloproteínas.
- Reconocer las principales proteínas de almacenamiento y transporte de metales así como su mecanismo de actuación.
- Reconocer las principales proteínas de almacenamiento y transporte de oxigeno así como su mecanismo de actuación.
- Describir los principios básicos de los procesos de biomineralización y los biominerales más relevantes.
- Definir los principios básicos de la acción de los fármacos.
- Identificar los principales fármacos (de terapia y diagnosis) que contienen metales y entender sus mecanismos de actuación.
- Reconocer y analizar situaciones de interacción metal-biomolécula mediante la lectura de artículos relacionados con el problema planteado.
- Realizar la síntesis de compuestos metálicos que pueden ser considerados modelos de centros activos de metaloproteínas y estudiar su actividad.
- Estudiar la acción de algunas metaloproteínas frente a sus sustratos característicos mediante técnicas habituales de un laboratorio químico.
- Utilización de instrumentos y materiales estándar para la caracterización de la actividad de algunas metaloproteínas frente a sus sustratos característicos.
- Interpretar correctamente los datos obtenidos en el laboratorio después de su tratamiento informatizado y en base a los conocimientos adquiridos.
- Trabajar experimentalmente con material biológico (atmósferas inertes, asépticas y/o controladas).
- Identificar los riesgos en la manipulación de compuestos químicos empleados en Química Biológica, así como aplicar los protocolos adecuados para el almacenaje o eliminación de los residuos generados.
- Reconocer los compuestos químicos habituales en el laboratorio que requieren medidas de seguridad especiales.
- Recordar los términos en inglés más habituales en el mundo de la Química Bioinorgánica e interpretar un artículo en inglés en un tiempo razonable.
Contenidos
*Introducción: Elementos químicos de relevancia biológica: la frontera entre esencialidad y toxicidad. Origen y abundancia de los diferentes metales en la Tierra: relación entre la abundancia en los océanos y los seres vivos. Metales de interés biológico y farmacológico.
*Los elementos metálicos en Medicina: Agentes terapéuticos metálicos: suplementos, antimicrobianos y antiartríticos. El Li y el control de los trastornos bipolares. Enfermedades asociadas al exceso y/o defecto de metales. Metales tóxicos. Agentes terapéuticos anticancerígenos. Ejemplos y mecanismos de actuación del cis-Pt y de drogas de Pt(II) de nueva generación. Otros anticancerígenos con metales. Agentes de imagen y de diagnosis. El 99mTc como agente de radiodiagnóstico. Radioterapia. Agentes de contraste para Imaginería de Resonancia Magnética (MRI): el caso de Gd(III).
*Iones metálicos y proteínas. Enlace, estabilidad y plegamiento: El cofactor metálico. Aminoácidos como ligandos de iones metálicos. Metaloproteínas: plegamiento, estabilidad y clasificación. Papel del metal y de la cadena peptídica. Cofactores tetrapirrólicos y ácidos nucleicos. Elementos de los bloques s y p.
*Transporte y almacenamiento de iones metálicos en sistemas vivos: Biodisponibilidad de iones metálicos. Propiedades generales de los sistemas de transporte de metales: canales, transportadores y bombas. Metalochaperonas. El caso del Fe. Mecanismos de almacenamiento metálico: el caso de la ferritina y las metalotioneínas.
*Cofactores y clústeres metálicos especiales: Características estructurales, funcionalidad y abundancia. Cofactores Fe-S y otros cofactores de transferencia electrónica: citocromos y proteínas azules de cobre. Nitrogenasa. Cofactores de zinc. Cofactores tipo Hemo: transporte i almacenamiento de oxígeno. Otros transportadores de oxígeno. Corrinas i clorofilas. Protecciones contra radicales libres.
*Biominerales y biomineralización: Tipo de biominerales y su función: el caso del Ca, Si, óxidos y sulfuros de Fe. Principios generales de biomineralización. Crecimiento de biominerales.
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Seminarios | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 25, 29, 33 |
| Clases de teoria | 36 | 1,44 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 33 |
| Practicas de Laboratorio | 12 | 0,48 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 |
| Trabajo individual | 84 | 3,36 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 |
Clases de teoría - Clases magistrales: Los alumnos adquirirán los conocimientos propios de la asignatura asistiendo presencialmente a las clases impartidas por el docente. Posteriormente, estos conocimientos deberán complementarse con el trabajo individual del alumno consultando la bibliografía que el profesor indicará y participando en la realización de las actividades programadas. Las clases magistrales son un tipo de actividad que exige poca interacción con el estudiante; están concebidas como un método fundamentalmente unidireccional de transmisión de conocimientos del profesor hacia el alumno. Durante las clases se fomentará la participación de los estudiantes a través de la dinamización de las mismas mediante la resolución de casos y preguntas de manera habitual. Asimismo, cada alumno preparará un tema de su elección de entre una lista de temas propuestos, que será expuesto en clase.
Clases de problemas y Seminarios: Los conocimientos adquiridos en las clases de teoría y en el estudio personal, se aplicarán a la resolución de problemas y/o ejercicios en la forma de casos prácticos o supuestos teóricos. Durante este proceso se intentará que la participación del alumnado sea importante. Así, en estas sesiones, se discutirán las soluciones propuestas por los alumnos, a partir de su trabajo autónomo desarrollado de forma individual o en grupo, para casos planteados previamente. El profesorado ayudará a desarrollar el sentido crítico y el razonamiento lógico, a fin de aumentar la capacidad de los alumnos de resolver problemas.
Clases prácticas: Se realizarán prácticas de laboratorio (3 sesiones de 4 h cada una) relacionadas con las temáticas de la asignatura mediante las cuales el alumno se familiarizará con una serie de técnicas básicas de laboratorio referentes a la manipulación de productos y reactivos químicos y del material biológico así como la utilización de pequeño equipamiento propio de esta área de conocimiento y de las técnicas instrumentales más habituales en esta disciplina. El trabajo de laboratorio se realizará de manera individual y será supervisado por el profesor quien evaluará los alumnos considerando su atención y rendimiento en el laboratorio así como los informes (cuaderno de laboratorio) realizados.
Información sobre "encuestas de satisfacción": El profesor destinará aproximadamente unos 15 minutos de alguna de las clases del final de curso a permitir que el alumnado pueda responder las encuestas de evaluación de la actuación docente y de evaluación de la asignatura.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Pruebas escritas | 80% | 12 | 0,48 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 |
| Modulo de Laboratorio | 20% | 4 | 0,16 | 2, 3, 5, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 33 |
Las competencias de esta asignatura podrán ser evaluadas:
A) de forma continua mediante dos módulos que incluyen pruebas escritas e informes de prácticas y/o trabajos escritos, los cuales tendrán asignado un peso específico en la calificación final, o
B) mediante evaluación única,
Es necesario obtener una calificación ≥5,0 en la evaluación global para aprobar la asignatura.
Los NO EVALUABLES: Un alumno recibe la calificación de NO EVALUABLE si sólo ha sido evaluado, como máximo, un 25% de las pruebas y abandona la asignatura.
A) EVALUACIÓN CONTINUA
1. Pruebas escritas (80%)
Constarán de dos exámenes parciales de realización obligatoria. Con el fin de que se considere a un alumno como "No presentado" (NP) será necesario que no haya hecho ninguno de los parciales ni el examen de recuperación (examen final o de repesca).
Para aprobar por parciales, se deberá tener una nota mínima de 5,0 puntos en cada uno y la nota final será el promedio simple de las notas de los dos parciales que se incrementará con un 10% de la nota obtenida en la presentación del tema preparado por cada alumno. Para los estudiantes que no superen uno o los dos parciales habrá una repesca. En este caso, la calificación será el promedio ponderado de la prueba escrita final (70%) y de las notas obtenidas en las dos pruebas parciales (30% restante).
Estos exámenes constarán principalmente de cuestiones teóricas cortas y algún ejercicio práctico o caso a resolver.
1.a) Primer examen parcial
Se realizará un primer examen parcial, que recogerá aproximadamente el 50% de la materia de la asignatura. La nota obtenida en este primer parcial se incrementará en un 10% con el promedio de las notas obtenidas en los controles realizados en clase durante la primera parte del curso. El resultado de esta operación determinará la nota final del primer parcial.
1.b) Segundo examen parcial
La segunda prueba de evaluación de la asignatura se hará una vez terminadas las clases teóricas y puede incluir algunos de los conceptos que ya se hayan evaluado en el primer examen parcial así como de las clases prácticas. La nota obtenida en este segundo parcial se incrementará en un 10% con el promedio de las notas obtenidas en los controles realizados en clase durante la segunda parte del curso. El resultado de esta operación determinará la nota final del segundo parcial.
1.c) Repesca
Se efectuará después de los dos parciales e incluirá toda la materia del curso. Para poder asistir a esta repesca (actividad de recuperación), el alumno debe haber sido evaluado previamente en las actividades de evaluación continua que equivalen a un mínimo los 2/3 de la nota final.
2. Módulo de laboratorio (20%)
Se entregarán informes sobre las prácticas realizadas y se valorarán las habilidades del estudiante en el laboratorio.
B) EVALUACIÓN ÚNICA
El alumnado que se haya acogido a la modalidad de evaluación única deberá realizar una prueba final que consistirá en un examen que incluirá el 100% de la teoría explicada en clase (incluidas las presentaciones orales de sus compañeros) y que constará principalmente de cuestiones teóricas cortas y algún ejercicio práctico o caso a resolver.
Seguidamente tendrá que entregar un archivo Word y una presentación en Power Point correspondiente a la preparación de un tema de libre elección (que no haya sido escogido por ninguno de sus compañeros) entre los ofertados a inicio de curso para las presentaciones orales de los alumnos. Asimismo, entregará los informes de las prácticas de laboratorio que son de asistencia presencial obligada.
La calificación del estudiante será la media ponderada de dos de las tres actividades anteriores, en las que el examen de teoría supondrá el 80% de la nota i los informes de prácticas el 20% restante. La nota final de la asignatura se calculará añadiendo a la nota anterior el 10% obtenido en la preparación del trabajo de libre elección.
Si la nota final no alcanza 5, el estudiante tiene otra oportunidad de superar la asignatura mediante el examen de recuperación que se celebrará en la fecha que fije la coordinación de la titulación. En esta prueba se podrá recuperar el 80% de la nota correspondiente a la teoría y problemas. La parte práctica no es recuperable.
Uso restringido de la inteligencia artificial (IA): Para esta asignatura, se permite el uso de tecnologías de IA exclusivamente en tareas de soporte, como la búsqueda bibliográfica o de información, la corrección de textos o las traducciones y la preparación del tema a desarrollar. El estudiante deberá identificar claramente qué partes han sido generadas con esta tecnología, especificar las herramientas empleadas e incluir una reflexión crítica sobre cómo éstas han influido en el proceso y el resultado final de la actividad. La no transparencia del uso de la IA en esta actividad evaluable se considerará falta de honestidad académica y puede conllevar una penalización parcial o total en la nota de la actividad, o sanciones mayores en casos de gravedad.
La realización de cualquier irregularidad en un acto de evaluación (fraude académico, plagio o uso indebido de IA, salvo que dicho uso esté expresamente autorizado en la guía didáctica), que pueda provocar una variación significativa en la nota, significa que este acto será calificado con un 0. En caso de que la guía didáctica establezca que para aprobar la asignatura es imprescindible haber obtenido una nota mínima en este acto de evaluación o que existan varias irregularidades en los actos de evaluación de la misma asignatura, la nota final de dicha asignatura es 0. Además, se puede iniciar un proceso disciplinario contra el estudiante que incurra en cualquiera de estas irregularidades.
Bibliografía
Bibliografía básica:
- Biological Inorganic Chemistry, A New Introduction to Molecular Structure and Function, R.R. Crichton, Elsevier, 2019
- Concepts and Models in Bioinorganic Chemistry, H.-B. Kraatz, N. Metzler-Nolte, Wiley-VCH, 2006
- Biological Inorganic Chemistry, Structure & Reactivity, I. Bertini, H.B. Gray, E.I. Stiefel, J.S. Valentine, University Science Books, California 2007
- Bioinorganic Medicinal Chemistry, E. Alessio, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2011
- Metals in Medicine, James C. Dabrowiak, John Wiley & Sons Ltd, 2nd Edition, 2017
- Química Bioinorgánica, J.S. Casas, V. Moreno, A. Sánchez, J.L. Sánchez, J. Sordo, Editorial Síntesis, Madrid 2002
- Introducción a la Química Bioinorgánica, M. Vallet, J. Faus, E. García-España, J. Moratal, Editorial Síntesis, Madrid 2003
Software
Para cursar esta asignatura es necesario tener acceso al Microsoft Office (Power Point y Word) así como a Zoom (en caso de que las clases deban tener formato virtual).
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura
| Tipo de docencia | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoría | 1 | Inglés | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 1 | Inglés | segundo cuatrimestre | tarde |
| (SEM) Seminarios | 1 | Inglés | segundo cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLABs) Suport a les pràctiques de laboratori | 1 | Inglés | segundo cuatrimestre | tarde |